超细晶铝合金制备和退火过程中微观组织研究

作     者：吴邦晛 

作者单位：华南理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：邓文君

授予年度：2019年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：大应变挤出切削 铝合金 超细晶 微观组织 织构 

摘      要：作为一种高效制备规则形状超细晶材料的新型大塑性变形法,大应变挤出切削受到研究者们的重点关注。由于受到剪切挤压作用,超细晶材料的微观组织会发生明显的变化并会对其机械性能带来重要影响。同时,该工艺制备的超细晶材料尺寸较小,在后续的利用中会涉及到外界热的影响,所以也需对超细晶材料在热处理过程中微观组织演变进行研究。因此,为了研究超细晶材料制备和退火过程中的微观组织及机械性能,本研究分析了刀具前角和切屑厚度压缩比、退火温度和时间对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。本研究主要内容如下:(1)利用有限元模拟分析了大应变挤出切削的过程,研究了刀具前角和切屑厚度压缩比对于超细晶铝合金材料在制备过程中等效应变、应变率、应力、温度以及主切削力的影响。结果显示,随着刀具前角的减小或切屑厚度压缩比的增大,工件材料的塑性变形更剧烈,应变也越大;(2)利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射(Electron Backscattered Diffraction,EBSD)观测了超细晶铝合金材料制备过程中微观组织的演变并测量了其硬度值,研究了刀具前角和切屑厚度压缩比对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。结果显示,随着刀具前角的减小或切屑厚度压缩比的增大,超细晶铝合金材料的晶粒尺寸减小,同时其硬度值增大;(3)对大应变挤出切削制备的超细晶铝合金材料进行退火热处理,并利用扫描电子显微镜和电子背散射衍射(EBSD)观测了超细晶铝合金材料退火过程中微观组织的演变并测量了其硬度值,研究了退火温度和退火保温时间对超细晶铝合金材料微观组织和机械性能的影响。结果显示,随着退火温度的升高,超细晶铝合金材料经历了回复、再结晶和晶粒长大三个过程,硬度值也相应地出现了轻微波动、突然下降和缓慢下降三个过程;随着退火保温时间的延长,超细晶铝合金材料进入回复阶段,点缺陷和位错减少,位错密度降低,晶粒尺寸和硬度值变化不明显。